## TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN

## Iskandar
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya Jl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414, Fax: 0711-453211 E-mail: iskandarsml@gmail.com

## RINGKASAN
Penggunaan  mesin-mesin  CNC  pada  saat  ini  sudah  semakin  luas,  hampir  semua proses  manufaktur  sudah  menggunakan  mesin  CNC  termasuk  turning.  Pada prosesnya  mesin  CNC  ini  dapat  dioperasikan  secara  manual  ataupun  otomatis dengan  menggunakan  program  NC,  dimana  pergerakan  dari  mata  potong  akan diatur oleh dua sumbu dan bergerak sesuai dengan perintah dari program yang telah dimasukkan.  Pada  proses  pembubutan  untuk  menentukan  kualitas  permukaan banyak  faktor  yang  sangat  berpengaruh  antara  lain  kecepatan  potong,  kecepatan makan, kedalaman potong, termasuk geometri pahat. Pada penelitian ini difokuskan perubahan  sudut  potong  ( rake  angle )  3 o ,  6 o ,  9 o ,  dan  120 o .  Metode  eksperimen faktorial  digunakan  untuk  menentukan  faktor-faktor  yang  berpengaruh  terhadap kekasaran  permukaan  spesimen  uji  dari  baja  karbon  sedang  ( mild  steel ).  Hasil  dari analisa  data  eksperimen  menggunakan  ANOVA  ditemukan  bahwa  faktor  sudut potong  ( rake  angle )  dan  gaya  potong  pahat  berpengaruh  terhadap  kekasaran spesimen uji.
Kata kunci: rake angle, gaya potong, kekasaran permukaan, desain eksperimen.

## PENDAHULUAN
Proses  pembubutan  adalah  suatu proses  pengurangan  material  untuk membentuk  suatu  produk  dengan  cara memutar  benda  kerja  tersebut.  Pada proses  ini  terdapat  pengaruh  dari proses  pemakanan  dan  ketepatan sudut-sudut potong itu sendiri terhadap benda  kerja,  dimana  hal  ini  akan berpengaruh terhadap kualitas permukaan benda kerja.
Dengan  adanya  hal  tersebut  banyak operator/pengusaha kecil yang bergerak  dibidang  jasa  pembubutan sering  melakukan  hal  yang  biasa dilakukan  yaitu  dengan  cara  merubah geometri  pahat  baik  itu  pada  pahat HSS  maupun  pada  pahat  insert  atau juga  menggantikan  sudut-sudut  pahat tersebut  untuk  mendapatkan  kualitas
permukaan  benda  yang  akan  dibubut sesuai dengan keinginan.
Diantara  cara  tersebut  yang  perlu diperhatikan  adalah  geometri  pahat, sebab  ada  bagian  dari  geometri  pahat itu  yang  boleh  diubah-ubah  sehingga hasil dari kekasaran permukaan pembubutan  benda  kerja  akan  didapat nilai maksimal, Oleh karena itu sebagai bagian  dari  orang  teknik  yang  telah melibatkan  diri  dibidang  keteknikan merasa perlu untuk mencoba melakukan penelitian tentang pengaruh dari  perubahan  geometri  pahat  bubut khususnya  sudut  potong  (rake  angle) pada  pahat  insert  terhadap  pengaruh kekasaran permukaan pada pembubutan benda kerja dengan material  baja  karbon  sedang  (mild steel),  yang  mana  dalam  penelitian  ini
putaran dari mesin  bubut  direncanakan tetap  (konstan)  hanya  pada  geometri pahat yang bervariasi, khususnya pada sudut potong (rake angle).

## METODOLOGI PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  terlebih  dahulu dibuat  desain  eksperimen  dengan faktor  sudut  potong  (rake  angle)  dan kedalaman  pemakanan  (depth  of  cut) menggunakan metode eksperimen faktorial,  untuk  pengolahan  data  hasil
eksperimen  menggunakan  analysis  of variance (ANOVA) Pengujian terhadap spesimen
dilakukan  dengan  variasi  sudut  potong pahat yaitu 3 o , 6 o , 9 o serta 120 o dengan kedalaman  pemakanan  0.5  mm  dan  1 mm. Kemudian dilakukan proses pemesinan  terhadap  material  baja karbon  sedang,  proses  selanjutnya adalah uji kekasaran permukaan terhadap spesimen.

## Gambar 1  Diagram alir penelitian

## DESAIN EKSPERIMEN FAKTORIAL
Dalam proses pemesinan banyak sekali faktor-faktor  yang  berpengaruh,  untuk itu  dalam  penelitian  ini  ada  beberapa faktor  yang  ditetapkan  antara  lain  : pahat  potong,  material  benda  kerja, putaran  mesin  dan  kecepatan  potong. Adapun faktor yang divariasikan adalah  sudut  potong  dan  kedalaman pemakanan.
Penelitian ini direncanakan menggunakan metode eksperimen faktorial dengan dua faktor, yaitu :
a) Sudut  potong  (rake  angle)  dengan  4 level (3o, 6o, 9o serta 120)
b) Kedalaman  pemakanan  2  level  (0.5 mm dan 1 mm)
Faktor-faktor  eksperimen  yang  akan dilakukan, ditunjukkan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1   Faktor-faktor eksperimen
No Faktor-Faktor Terkontrol Satuan Level 1 2 3 4 1 Sudut potong derajat 3 6 9 12 2 Kedalaman pemakanan mm 0.5 1
Selanjutnya  ditentukan  kombinasi  dari  masing-masing  faktor  dan level untuk pembuatan spesimen uji ditunjukkan pada tabel 3.2.
Tabel 3.2  Kombinasi faktor dan level No. Factor 1 Factor 2 A: Sudut potong B: Kedalaman pemakanan 1 3 0.5 2 6 0.5 3 9 0.5 4 12 0.5 5 3 1 6 6 1 7 9 1 8 12 1 Dengan menggunakan desain
eksperimen  factorial  dibutuhkan  8 spesimen  uji,  dimana  masing-masing perlakuan dilakukan 3 kali pengulangan (replikasi)  sehingga  dibutuhkan  total spesimen sebanyak 24 buah.

## HASIL PENGUJIAN KEKASARAN PERMUKAAN
Pengujian
kekasaran permukaan
terhadap spesimen uji dilakukan dengan  variasi  sudut  potong  pahat  3 o , 6 o ,  9 o dan  12 o .serta  variasi  kedalaman pemakanan 0.5 mm dan 1 mm. Adapun data  hasil  rerata  pengujian  kekasaran ditunjukkan pada tabel 4.1.
Tabel 4.1  Rerata hasil pengujian kekasaran specimen Kedalaman pemakanan (mm) Kekasaran permukaan dengan sudut potong 3 o 6 o 9 o 12 o 0.5 1.26 µm 1.37 µm 1.44 µm 1.50 µm 1 1.76 µm 1.85 µm 1.88 µm 1.98 µm

## HASIL
PENGUKURAN GAYA POTONG Setiap pemakanan benda kerja dilakukan  pengukuran  gaya  potong pahat terhadap
spesimen uji
menggunakan strain gauge yang dihubungkan  ke datalogger. Rerata hasil pengukuran gaya potong ditunjukkan pada tabel 4.2. Tabel 4.2  Rerata hasil pengukuran gaya potong pahat Kedalaman pemakanan (mm) Gaya potong dengan sudut potong 3 o 6 o 9 o 12 o 0.5 242.46 297.62 303.66 359.12 1 293.12 345.05 362.87 388.58

## HASIL PENGUKURAN TEMPERATUR
Pada  proses  penatalan  (pembuangan benda kerja oleh pahat potong) dilakukan pengukuran temperatur terhadap  bidang  sentuh  pahat  dan spesimen/benda kerja, dari hasil pengukuran  temperatur  menunjukkan kecenderungan  kenaikan  temperatur linier  terhadap  sudut  potong  ( rake angle )  dan  gaya  potong  ditunjukkan pada gambar 4.1.
Hal  ini  dikarenakan  dengan  semakin besarnya  sudut  potong,  maka  bidang sentuh  antara  pahat  dan  benda  kerja semakin  besar  sehingga  gaya  gesek yang  terjadi  antara  pahat  potong  dan benda  kerja  semakin  besar  pula sehingga  mengakibatkan  temperatur menjadi  naik.  adapun  rerata  hasil pengukuran temperatur ditunjukkan pada tabel 4.3.
Tabel 4.3  Rerata hasil pengukuran temperature Kedalaman pemakanan (mm) Temperatur dengan sudut potong 3 o 6 o 9 o 12 o 0.5 53.67 o C 60.33 o C 63 o C 64.67 o C 1 69.33 o C 71.33 o C 74.67 o C 79 o C
Gambar 4.1 Pengaruh sudut potong dan kedalaman pemakanan terhadap temperatur
53,67 60,33 63,00 64,67 69,33 71,33 74,67 79,00 40 50 60 70 80 0 3 6 9 12
15
Tem p e ratu r ( o C) Sudut Potong (derajat) Kedalaman Pemakanan 0.5 mm
Kedalaman Pemakanan 1 mm
Analisa Data Hasil Pengujian Terhadap Variabel Yang Berpengaruh Pada Kekasaran Permukaan Untuk  mengetahui  pengaruh  faktor sudut potong ( rake angle ) dan kedalaman pemakanan serta
memperkirakan  kontribusi  dari  setiap faktor  terhadap  kekasaran  spesimen uji,  maka  dilakukan  analisa  data  hasil pengujian  dengan analysis  of  variance (ANOVA).  Analisa  ini  bertujuan  untuk
mengidentifikasi  pengujian  kebenaran hipotesa  terhadap  pengaruh  faktor terkendali.Adapun  hipotesa  (H 0 )  yang diuji  yaitu  tidak  ada  pengaruh  dari faktor  sudut  potong  ( rake  angle )  dan kedalaman pemakanan terhadap kekasaran spesimen uji.Data-data hasil pengujian kekerasan terhadap spesimen uji dikelompokkan berdasarkan  perlakuan  yang  diterima,
ditunjukkan pada tabel 4.4.
Tabel 4.4  Pengelompokan data hasil pengujian kekasaran
B 1 B 2 Jumlah A 1 1.19 1.27 1.31 1.75 1.72 1.81    9.05 A 2 1.37 1.35 1.39 1.83 1.86 1.85    9.65 A 3 1.44 1.42 1.45 1.91 1.85 1.88  3  9.95 A 4 1.52 1.49 1.5 1.97 2.01 1.95  4  10.44
   16.70    22.39  Total  39.09
Dari tabel 4.3 dapat ditentukan bahwa ;  A 1 =  9.05  B 1 =  16.70
 A 2 =  9.65  B 2 =  22.39  A 3 =  9.95 nB 1 =  12  A 4 =  10.44 nB 2 =  12 nA 1 =  6 N =  24 nA 2 =  6 nA 4 =  6 nA 3 =  6
T =  39.09
Dengan  melakukan  model  analisis varians  (ANOVA)  dua  arah  yang  terdiri dari perhitungan jumlah kuadrat, derajat kebebasan,  rata-rata  jumlah  kuadrat dan  F Hitung (F o ),  maka  dapat  ditentukan nilai-nilai  tersebut  ditunjukkan  pada tabel 4.5.
Tabel 4.5  Analisis varians rata-rata kekasaran spesimen uji
Source Sum of Squares Degrees of Freedom Mean Square F 0 F Tabel Persentase kontribusi A-Sudut Potong 0.169 3 0.056 51.50 3.24 10.92% B-Kedalaman Pemakanan 1.349 1 1.349 1233.37  4.49 87.62% AB 0.002713 3 9.043E-04 0.83 3.24 0.11% Error 0.0175 16 1.094E-03 Total 1.5383 23
Dari hasil ANOVA F HITUNG (F o ) > F TABEL , maka  hipotesis  (H o )  dapat  ditolak, sehingga  dapat  diambil  kesimpulan
bahwa  faktor  sudut  potong,  kedalaman pemakanan  dan  interaksi  keduanya dengan tingkat keyakinan 95% (  =0.05)
memiliki  pengaruh  terhadap  kekasaran spesimen uji. Dari tabel 4.5 menunjukkan  bahwa  faktor  kedalaman pemakanan  memberikan  persentase kontribusi  terbesar  terhadap  kekasaran permukaan spesimen uji yaitu 87.62%.
Dari  analisa  data  hasil  pengujian menggunakan  metode  factorial  dengan ANOVA  dapat  diketahui  bahwa  nilai kekasaran  permukaan  spesimen  uji sangat  dipengaruhi  oleh  sudut  potong ( rake angle ) dan kedalaman
pemakanan.  Pada  gambar  4.2  yang
diperoleh berdasarkan data rerata hasil pengujian kekasaran permukaan terhadap  spesimen  uji  dapat  diketahui bahwa pada sudut potong 3 o , 6 o , 9 o dan 12 o ,  dengan  semakin  besarnya  sudut potong  ( rake  angle )  dan  kedalaman pemakanan,  maka  tingkat  kekasaran permukaan semakin meningkat. Sedangkan  dari  data  hasil  pengujian diperoleh  nilai  kekasaran  terendah terdapat  pada  sudut  potong  3 o dengan kedalaman pemakanan 0.5 mm sebesar 1,19 µm.
Gambar 4.2   Pengaruh sudut potong terhadap nilai kekasaran spesimen uji
Analisa Data Hasil Pengujian Terhadap Variabel Yang

## Berpengaruh Pada Gaya Potong
Dari  data  hasil  pengujian  kuat  tekan, dapat  dianalisa  pengaruh  dari  sudut potong  dan  kedalaman  pemakanan terhadap  gaya  potong  pada  proses pemesinan  saat  pembuatan  spesimen
uji dari baja karbon sedang ( mild steel ) menggunakan analysis  of  variance (ANOVA), dengan terlebih dahulu mengelompokan  data  hasil  pengujian berdasarkan  perlakuan  yang  diterima.
ANOVA  dari  data  hasil  pengujian ditunjukkan pada table 4.6.
1,26 1,37 1,44 1,50 1,76 1,85 1,88 1,98 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 0 3 6 9 12 15 K e kasar an Pe rm u kaan ( µ m) Sudut Potong (derajat)
Kedalaman Pemakanan 0.5 mm
Kedalaman Pemakanan 1 mm
Tabel 4.6  Analisis varians rata-rata gaya potong pahat Source Sum of Squares Degrees of Freedom Mean Square F 0 F Tabel Persentase kontribusi A-Sudut Potong 48519.28 3 11553.615  112143.80  3.01 71.43% B-Kedalaman Pemakanan 34660.84 1 13222.998  128347.47  3.24 27.25% AB 635.44 3 211.813 2055.94 4.49 1.31% Error 1.65 16 0.103 Total 48520.93 23
Dari hasil ANOVA F HITUNG (F o ) > F TABEL , maka  hipotesis  (H o )  dapat  ditolak, sehingga  dapat  diambil  kesimpulan bahwa  faktor  sudut  potong,  kedalaman pemakanan  dan  interaksi  keduanya dengan tingkat keyakinan 95% (  =0.05) memiliki pengaruh terhadap gaya potong pahat.
Dari tabel 4.7 menunjukkan bahwa faktor sudut potong ( rake  angle )  memberikan  persentase kontribusi terbesar terhadap gaya potong pahat yaitu 71.43%.
Pada  gambar  4.3  yang  diperoleh berdasarkan data rerata hasil pengujian kekasaran permukaan terhadap
spesimen  uji  dapat  diketahui  bahwa pada  sudut  potong  3 o ,  6 o ,  9 o dan  12 o , dengan semakin besarnya sudut potong  ( rake  angle )  dan  kedalaman pemakanan,  maka  gaya  potong  pahat semakin  meningkat.  Sedangkan  dari data  hasil  pengujian  diperoleh  gaya potong  tertinggi  sebesar  389.88  N terdapat pada sudut potong 12 o dengan kedalaman pemakanan 1 mm dan gaya potong  terendah  diperoleh  pada  sudut potong ( rake angle ) 3 o serta kedalaman pemakanan 0.5 mm sebesar 243.05 N
Gambar 4.3   Pengaruh sudut potong terhadap gaya potong pahat
242,67 297,74 303,85 359,14 293,44 344,91 362,93 389,90 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 2 4 6 8 10 12 14 Gaya Pot o n g ( N )
Sudut Potong (derajat)
Kedalaman Pemakanan 0.5 mm
Kedalaman Pemakanan 1 mm

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  eksperimen  dan analisa  data  yang  dilakukan  terhadap nilai  kekasaran  permukaan  dan  gaya potong  pada  spesimen  uji  dengan faktor    sudut  potong  dan  kedalaman pemakanan  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut :
1.  Berdasarkan  analisa  data  hasil percobaan  terhadap  spesimen  uji dengan metode factorialdan ANOVA  dapat  disimpulkan  bahwa kedua faktor tersebut sangat
berpengaruh terhadap dengan
tingkat keyakinan 95% (α=0.05). 2.  Faktor  yang  paling  berpengaruh terhadap  kekasaran  spesimen  uji adalah faktor kedalaman pemakanan dengan persentase kontribusi sebesar 87.62%, sedangkan faktor yang paling berpengaruh  terhadap  gaya  potong adalah  sudut  potong  ( rake  angle ) dengan  persentase  kontribusi  yaitu 71.43%.
3.  Nilai  respon  optimum  berdasarkan data  hasil  pengujian  terdapat  pada sudut potong 12 o dengan
kedalaman  pemakanan  1mm,  hal ini disebabkan semakin besar sudut potong  pahat,  maka  bidang  kontak antara  pahat  potong  dan  benda kerja semakin besar sehingga gaya yang  dibutuhkan  semakin  tinggi, demikian pula halnya dengan kedalaman pemakanan.

## SARAN
Hasil analisa dari penelitian ini berdasarkan  parameter  yang  telah ditentukan  salah  satunya  adalah  jenis material  dari  baja  karbon  sedang, sehingga  perlu  dilakukan  penelitian lanjutan  dengan  variasi  dari  material yang digunakan, kecepatan potong dan putaran.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Rochim, Taufiq. Teori dan Teknologi Proses Permesinan. Bandung : Penerbit  Laboratorium  Teknik Produksi  Permesinan,  Jurusan
Teknik Mesin, FTI – ITB, 1993. 2.  Kalpakjian, S. Manufacturing Engineering and TechnologyThird Edition . Chicago  :  Addison  Wesley Company, 1995. 3.  Ghosh, A and A.K. Mallik. Manufacturing Science . Chichester  :  Ellis  Horwood Limited, 1986.
4.  Gibbs,  David  dan  Thomas  M. Crandell.  Dasar-Dasar  Teknik dan  Pemograman CNC ,  New York  : Industrial  Press . Inc .
Jakarta : PT Rosda Jaya putra, 1991. 5.  www. Bibsonomy.org, diundu tanggal 7 April 2010 7. Irwan  soejanto,  2009,  “Desain Eksperimen  Dengan  Metode Taguchi”,  edisi  pertama,  Graha
Ilmu, Yogyakarta 8. Sudjana, 1994, “Desain Dan Analisis
Eksperimen”,  Edisi  III,  Tarsito,
Bandung